CN210908427U - 一种双直线电机驱动型电火花加工主轴结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，包括主轴，主轴包括主轴外壳，主轴外壳顶面上安装气缸筒，处于主轴外壳内的安装座一端从主轴外壳侧敞口伸出后与主轴安装立柱固定，活塞杆一端置于气缸筒内而另一端穿过主轴外壳后固定在安装座顶面上，安装座两侧壁分别与主轴外壳两侧壁相对且相对的安装座侧壁与主轴外壳侧壁之间安装直线电机，直线电机与安装座侧壁接触的一面安装散热板，主轴外壳底面安装夹具，主轴外壳上形成侧敞口的两个竖边沿安装滑轨，滑轨与主轴安装立柱上的主轴滑块滑动连接。本实用新型通过双直线电机驱动主轴、气动平衡主轴重量，对直线电机可进行有效散热保护，确保主轴具备高响应能力、高控制精度等性能。

Description

一种双直线电机驱动型电火花加工主轴结构

技术领域

本实用新型涉及一种双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，属于电火花加工主轴领域。

背景技术

目前国内的电火花加工设备大多采用“旋转电机+滚珠丝杠”的结构进行驱动，这种结构涉及的部件较多，运动惯量大，滚珠丝杠产生的线速度、加速度及定位精度均受限。随着技术水平的迅速发展，超高速、超精密电火花加工对驱动方式提出了更高的要求，上述传统的驱动方式由于存在传动链较长、体积大、效率低、能耗高、精度差等缺点，因此难以满足要求。并且，传统的驱动方式因重力的作用，需要对主轴进行液压配重，而配重块与主轴连接的方式会对主轴带来惯性冲击，很大程度上影响了系统平稳性。

直线电机，又称线性电机，是一种直接将电能转换成机械能的传动装置，其具有结构简单、启动推力大、传动刚度高、动态响应快、速度和加速度大、定位精度高等特点，是超高速、超精密电火花加工的理想传动设备。如果将直线电机应用于电火花加工机床上，则可大幅提高速度、加速度，进而提高加工效率和加工精度，提高稳定性。

但是，在电火花加工过程中，主轴需要高频反复放电，产生较高热量，这对直线电机的响应速度、运动精度等性能都会造成一定影响，因此，对直线电机散热性能的要求较高，而目前对于直线电机在电火花加工机床上的应用还没有出现比较成熟的技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其通过双直线电机驱动主轴、气动平衡主轴重量，并对直线电机可进行有效的散热保护，确保了主轴具备高响应能力、高控制精度等性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其特征在于：它包括安装在主轴安装立柱上的主轴，其中：主轴包括侧敞口的矩形体主轴外壳，主轴外壳顶面上安装有气缸筒，处于主轴外壳内的矩形体安装座一端从主轴外壳侧敞口伸出后与主轴安装立柱固定，活塞杆一端置于气缸筒内而另一端穿过主轴外壳后固定在安装座顶面上，安装座的两侧壁分别与主轴外壳的两侧壁相对且相对的安装座侧壁与主轴外壳侧壁之间安装一直线电机，直线电机与安装座侧壁接触的一面安装有散热板，主轴外壳底面安装有夹具，主轴外壳上形成侧敞口的两个竖边沿上安装有滑轨，滑轨与主轴安装立柱上固定的主轴滑块上下滑动连接；在两个直线电机驱动下，主轴外壳、气缸筒和夹具一起借由滑轨与主轴滑块之间的相对滑移而做上下直线运动，同时活塞杆在气缸筒内做上下活塞运动。

本实用新型的优点是：

本实用新型一方面采用两个直线电机驱动主轴的方式，使主轴具有优良的速度、加速度、运动精度和控制精度等性能，另一方面，采用气动方式来平衡主轴重量，减小惯性冲击，提高了主轴的响应能力和刚度。另外，本实用新型通过散热板、循环冷却水的方式对直线电机进行有效散热，确保直线电机发挥其自身特点。

附图说明

图1是本实用新型双直线电机驱动型电火花加工主轴结构的组成示意图。

图2是图1的A-A向剖视示意图。

图3是安装座的立体示意图。

图4是图1所示安装座的放大示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型双直线电机驱动型电火花加工主轴结构包括安装在主轴安装立柱100上的主轴，主轴安装立柱100固定在电火花加工机床上，其中：主轴包括侧敞口的矩形体主轴外壳20，主轴外壳20顶面上安装有下敞口的气缸筒10，处于主轴外壳20内的矩形体安装座40一端从主轴外壳20侧敞口伸出后与主轴安装立柱100固定，活塞杆70一端置于气缸筒10内而另一端穿过主轴外壳20后固定在安装座40顶面上，安装座40的两侧壁分别与主轴外壳20的两侧壁相对且相对的安装座40侧壁与主轴外壳20侧壁之间安装一直线电机30，直线电机30与安装座40侧壁接触的一面安装有散热板50，主轴外壳20底面安装有夹具80，主轴外壳20上形成侧敞口的两个竖边沿，即主轴外壳20上相对的两侧壁位于侧敞口的两个竖边沿上安装有滑轨61，竖直的滑轨61与主轴安装立柱100上固定的主轴滑块62上下滑动连接，如图1和图2，图中示出了每个滑轨61配设有上下两个主轴滑块62的情形；在两个直线电机30驱动下，主轴外壳20、气缸筒10和夹具80一起借由滑轨61与主轴滑块62之间的相对滑移而做上下直线运动，同时活塞杆70在气缸筒10内做上下活塞运动。

如图1和图2，主轴外壳20由顶板21、底板23、端板22和两个侧板24构成，作为侧壁的两个侧板24相对，两个侧板24的侧边分别为形成侧敞口的两个竖边沿，形成端面的端板22与侧敞口相对，其中：顶板21上开设有用于活塞杆70穿过的贯穿孔210，活塞杆70从气缸筒10伸出的下端穿过贯穿孔210后螺接在安装座40顶面上预设的安装孔46内，活塞杆70的上端将气缸筒10分为互相隔离的上、下腔，上腔密闭，下腔通过贯穿孔210、侧敞口与外部连通，以实现主轴的气动平衡，底板23上预设有用于螺接夹具80的安装孔。

如图2，直线电机30包括电机滑块32和电机导轨31，电机导轨31固定在主轴外壳20侧壁内，图2示出了电机导轨31嵌固在主轴外壳20的侧板24内表面上的情形，电机滑块32固定在安装座40侧壁上，散热板50介于电机滑块32与安装座40侧壁之间。

在本实用新型中，两个直线电机30的安装方式为背靠背安装。

在本领域中，直线电机30为已有设备，其上的电机滑块32可沿电机导轨31做滑移运动，除电机滑块32和电机导轨31之外，直线电机30还具有其它部件，在此不加以详述。

如图3和图4，安装座40包括矩形框体41，框体41顶面上预设有用于固定活塞杆70的安装孔46，框体41上作为安装座40侧壁的侧面凹设有凹槽44，散热板50置于凹槽44内，框体41上与主轴安装立柱100固定的端面上下分别延伸有利于牢固固定安装座40的连接板45。

如图3和图4，安装座40的框体41内设有循环腔410，框体41上与主轴安装立柱100固定的端面上开设有进水口42、出水口43，进水口42在下，出水口43在上，进水口42、出水口43与循环腔410连通。

如图1，主轴安装立柱100包括具有内腔103的立柱外壳102，图1示出了立柱外壳102呈L型的情形(不受局限)，立柱外壳102与安装座40固定的部位开设有进水孔101和出水孔104，进水孔101、出水孔104分别与安装座40上的进水口42、出水口43相对并连通。

在实际安装时，主轴安装立柱100上的进水孔101和出水孔104分别与诸如置于内腔103中的冷却水循环供给装置(已有设备，图中未示出)的出水端口、进水端口连接，以通过循环冷却水，借由安装座40的热传导作用来对直线电机30进行散热。

如图2，主轴安装立柱100上竖向安装有用于计量主轴上下位移大小的光栅尺90。

在实际应用中，直线电机30与控制装置(熟知设备)连接而受控制装置控制。

本实用新型双直线电机驱动型电火花加工主轴结构的工作过程为：

加工时，将待加工工件固定在夹具80上，控制装置控制两个直线电机30进行同步运动，即令电机滑块32沿电机导轨31做上下滑移运动，于是，在两个直线电机30的驱动下，主轴外壳20、气缸筒10和夹具80一起借由滑轨61与主轴滑块62之间的相对滑移而做上下直线运动，从而执行加工作业。

在本实用新型中，两个直线电机30的背靠背安装方式使得主轴运动稳定、可靠，加工质量有保障。

由于安装座40固定在主轴安装立柱100上，活塞杆70下端固定在安装座40上，因此，借由主轴外壳20、气缸筒10的上下直线运动，活塞杆70在气缸筒10内做上下方向上的活塞运动。由于活塞杆70在气缸筒10内分出的下腔通过贯穿孔210、侧敞口与外部连通，因此，主轴整体重量由气缸筒10来实现气动平衡，减小了主轴的惯性冲击，提高了主轴的响应能力和刚度等性能。

在加工过程中，冷却水循环供给装置送出冷却水，冷却水通过进水孔101、进水口42注入安装座40的循环腔410内，通过出水口43、出水孔104再流回冷却水循环供给装置，从而基于循环流动的冷却水对直线电机30实现散热。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型对电火花加工机床上的主轴采用背靠背安装的两个直线电机的驱动方式，提高了主轴的动态承载能力和热结构稳定性，改善了伺服放电加工性能，运行可靠性高，直线电机不需要诸如传动链这些作为中间传动的传动装置，避免了摩擦接触，与传统主轴相比，直线电机使主轴具有更高的速度、加速度、运动精度、控制精度等性能，提高了加工效率和加工精度。

2、本实用新型采用气动平衡方式来平衡主轴的重量，直线电机替代了传统的液压配重方式，有效保障了主轴和惯性载荷之间的平衡，最大限度地减小了惯性冲击，有效提高了主轴的快速响应能力，提高了主轴的刚度，在意外情况发生时可以及时停止主轴，确保系统安全。

3、本实用新型安装有散热板，并可通过循环冷却水对直线电机进行有效散热，保障了主轴顺利进行高频反复放电加工作业，增加了机床的稳定性，保障了加工精度。

4、本实用新型适用于超高速、超精密电火花加工机床，特别是动梁式龙门电火花加工机床，不仅可以获得高加速度特性，还可以避免龙门结构产生扭摆，满足高精度伺服加工需求。

以上所述是本实用新型较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其特征在于：它包括安装在主轴安装立柱上的主轴，其中：主轴包括侧敞口的矩形体主轴外壳，主轴外壳顶面上安装有气缸筒，处于主轴外壳内的矩形体安装座一端从主轴外壳侧敞口伸出后与主轴安装立柱固定，活塞杆一端置于气缸筒内而另一端穿过主轴外壳后固定在安装座顶面上，安装座的两侧壁分别与主轴外壳的两侧壁相对且相对的安装座侧壁与主轴外壳侧壁之间安装一直线电机，直线电机与安装座侧壁接触的一面安装有散热板，主轴外壳底面安装有夹具，主轴外壳上形成侧敞口的两个竖边沿上安装有滑轨，滑轨与主轴安装立柱上固定的主轴滑块上下滑动连接；在两个直线电机驱动下，主轴外壳、气缸筒和夹具一起借由滑轨与主轴滑块之间的相对滑移而做上下直线运动，同时活塞杆在气缸筒内做上下活塞运动。

2.如权利要求1所述的双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其特征在于：

所述主轴外壳由顶板、底板、端板和两个侧板构成，作为侧壁的两个侧板相对，两个侧板的侧边分别为形成所述侧敞口的两个竖边沿，端板与所述侧敞口相对，其中：顶板上开设有用于所述活塞杆穿过的贯穿孔，所述活塞杆将所述气缸筒分为上、下腔，下腔通过贯穿孔、所述侧敞口与外部连通。

3.如权利要求1所述的双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其特征在于：

所述直线电机包括电机滑块和电机导轨，电机导轨固定在所述主轴外壳侧壁内，电机滑块固定在所述安装座侧壁上，所述散热板介于电机滑块与所述安装座侧壁之间。

4.如权利要求1所述的双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其特征在于：

所述安装座包括矩形框体，框体顶面上预设有用于固定所述活塞杆的安装孔，框体上作为所述安装座侧壁的侧面凹设有凹槽，所述散热板置于凹槽内。

5.如权利要求4所述的双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其特征在于：

所述安装座的所述框体内设有循环腔，所述框体上与所述主轴安装立柱固定的端面上开设有进水口、出水口，进水口、出水口与循环腔连通。

6.如权利要求5所述的双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其特征在于：

所述主轴安装立柱包括具有内腔的立柱外壳，立柱外壳与所述安装座固定的部位开设有进水孔和出水孔，进水孔、出水孔分别与所述安装座上的所述进水口、所述出水口相对并连通。

7.如权利要求6所述的双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其特征在于：

所述主轴安装立柱上的所述进水孔和所述出水孔分别与冷却水循环供给装置的出水端口、进水端口连接。

8.如权利要求1所述的双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其特征在于：

所述主轴安装立柱上竖向安装有光栅尺。

9.如权利要求1至8中任一项所述的双直线电机驱动型电火花加工主轴结构，其特征在于：

所述直线电机与控制装置连接而受控制装置控制。

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